【摘要】：在世界范圍內(nèi),傳統(tǒng)的Sn-Pb釬料由于其對健康和環(huán)境的不利影響已逐漸被新型無鉛釬料所取代。工業(yè)生產(chǎn)中需求的是成本低、質(zhì)量高的無鉛釬料,Sn-Bi系釬料作為一種低熔點釬料在低溫封裝領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和市場價值。但是Bi性質(zhì)脆弱,使得Sn-Bi系釬料表現(xiàn)出脆性大、塑性差的特點,影響焊接接頭性能。同時,界面金屬間化合物(IMC)的過度生長也會嚴重縮短微電子產(chǎn)品的使用壽命。采用合金化的方法,在Sn-18Bi釬料中添加第三組元Cu制備新型Sn-18Bi-xCu低溫?zé)o鉛釬料(Sn-18Bi,Sn-18Bi-0.3Cu,Sn-18Bi-0.5Cu,Sn-18Bi-1.0Cu)。重點探究了母材成分為Cu時焊點界面的微觀組織、界面IMC的生長、焊點的抗剪強度、斷裂面微觀組織,探究Cu的添加對焊點長期穩(wěn)定性的影響機理。研究表明:添加Cu能夠細化富Bi相,富Bi相以細小彌散的形式存在于釬料基體中,降低釬料合金的熔化溫度。Sn-18Bi-xCu釬料的潤濕性變差主要表現(xiàn)在鋪展面積隨著Cu含量的增大而逐漸變小。對于合金本身,添加Cu能夠提高合金的抗拉強度,這主要是由于在合金基體中棒狀Cu6Sn5金屬間化合物起到的釘扎強化作用。釬料中Cu含量越高焊點的抗剪強度越大,在等溫時效過程中,強度值不斷降低。對于Sn-18Bi-xCu/Cu焊點時效一段時間后發(fā)現(xiàn),Sn-18Bi-1.0Cu/Cu界面IMC的生長激活能最大,因此在同等條件下其焊點界面IMC層最薄。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究了在紫銅表面化學(xué)鍍Ni-P以及在紫銅表面電鍍Co-P這兩種不同的母材與優(yōu)化后所選釬料(Sn-18Bi-0.5Cu)的界面反應(yīng)。Sn-18Bi-0.5Cu/Ni-P焊點240℃下進行不同時間的等溫液態(tài)時效試驗。初次回流后,在界面處反應(yīng)生成(Cu,Ni)6Sn5,隨著時效時間的延長,在(Cu,Ni)6Sn5與釬料間會不斷反應(yīng)生成(Ni,Cu)3Sn4。Sn-18Bi-0.5Cu/Co-P焊點240℃下進行不同時間的等溫液態(tài)時效試驗。隨著時效時間的延長,界面IMC層厚度不斷增加。IMC的形態(tài)由剛開始的細針狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔庵鶢钋页叽绮粩嘣龃�。由于時效過程中Cu原子的不斷擴散,在(Cu,Co)6Sn5和CoSn3之間出現(xiàn)了(Cu,Co)Sn3。相較Sn-18Bi-0.5Cu/Cu、Sn-18Bi-0.5Cu/Ni-P,Sn-18Bi-0.5Cu/Co-P界面IMC生長速率最快。
【圖文】：

針對電子產(chǎn)品中鉛含量過高這種情況，各國含鉛材料在電子產(chǎn)品中的使用，綠色環(huán)保的封國的科學(xué)家已成功開發(fā)出多款高性能的無鉛釬應(yīng)用中了。使用無鉛釬料替換過去一直在使用子產(chǎn)品在長期使用過程中焊接接頭的可靠性問釬料，Sn-Bi 系釬料在對溫度敏感元器件的焊的優(yōu)勢。尤其是在焊接工藝兼容性能方面對更好的工藝兼容性能[7]。行業(yè)的發(fā)展軌跡大致上由三個時間段組成。第，主要表現(xiàn)為表面貼裝類型的四邊引線型。第可見，封裝產(chǎn)品已逐漸轉(zhuǎn)向微小化、高功能化代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣，其產(chǎn)品的工藝制成

可將界面反應(yīng)分為液/固界面反應(yīng)和固/固界面度高于釬料的熔點而低于母材的熔點，界面處 Cu6S含了釬料的溶解、界面反應(yīng)和釬料的凝固三個階段面氧化膜，釬料瞬間熔化并在母材表面快速潤濕鋪，Cu 原子連續(xù)不斷的向液態(tài)釬料中遷移。由于母材子的濃度短時間內(nèi)不斷升高。第二階段：液/固界面沉淀析出 Cu6Sn5。這又導(dǎo)致剩余熔融釬料中的 Cu 分解、擴散補充 Cu 原子[34]。界面處沉淀析出的 IMu 原子向熔融釬料中擴散越快。Cu6Sn5的外觀呈扇中Cu原子通過IMC層到達其前沿提供了快速通道。顆粒之間的縫隙被新生成的 Cu6Sn5所填充，，直到最長過程示意圖。第三階段：隨著釬料升溫、保溫過
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG425

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本文編號：2584236